Под напором «зеленых» карбюраторы уходят на покой, уступая место впрыску. Но если обычный впрыск, хоть непрерывный, хоть фазированный – вещь знакомая, то применяемый в двухтактниках пневматический непосредственный – для большинства «черный ящик». Попробуем его «вскрыть».
КОМПРЕССОР ВМЕСТО ДИФФУЗОРА Недостатки двухтактных двигателей общеизвестны: низкая экономичность и, как следствие, проблемы с экологичностью. Таковы особенности рабочего цикла: часть свежей смеси, поступающей в цилиндр с каждым новым тактом работы, минуя цилиндр, сразу же оказывается в глушителе и выбрасывается в атмосферу вместе с продуктами горения.
Немудрено, что ужесточение норм европейск444их экологических стандартов в конце прошлого столетия вообще поставило под вопрос будущее двухтактных двигателей на «гражданской» технике. Сильнее всего это ударило по 50-кубовым скутерам, и дело даже не в цене перехода на четыре такта, а в неизбежном снижении динамики в таких случаях, и без того не самой высокой. Не особо спасали положение и катализаторы (тоже, к слову, снижающие мощность). Выход – усовершенствовать двухтактник так, чтобы он обладал экологичностью (а лучше – и экономичностью) четырехтактного мотора. Вот тогда и вспомнили о наработках австралийской фирмы Orbital, внедренными к тому времени на лодочных моторах и даже чуть не появившимися на фордовских малолитражках.
Вообще говоря, поставить впрыск на двухтактник пытались многие – даже наш мотопром экспериментировал с этим в 60-е годы. Увы, засунуть собственно инжектор вместо карбюратора – операция нехитрая, но проблему не сильно решающая. Другое дело – непосредственный впрыск, позволяющий впуск и продувку осуществлять воздухом, а топливо подавать лишь непосредственно перед расширением, когда выпускное окно перекрыто, а значит – потери топлива через него нет. Но здесь встает практически нерешаемая проблема: время, за которое топливо должно податься в цилиндры, в разы меньше, чем при непосредственном впрыске в четырехтактник, и на порядок – чем в традиционных системах фазированного впрыска.
Традиционный топливный насос просто не в состоянии обеспечить такую точность. И тогда… вернулись в прошлое и вспомнили патент дедушки Дизеля. Оказывается, «пожиратели солярки» получили ТНВД только лет 80 назад, а до этого впрыск осуществлялся посредством… компрессора. Вот эта-то «новая старая» идея и позволила добиться нужной точности подачи, а заодно и большей мелкодисперсности распыления. Экспериментами австралийцев заинтересовались многие, в первую очередь Aprilia, разработавшая на основе патентов Orbital систему под названием DiTech. Чуть позже к ней присоединились Peugeot, назвавший систему TSDI, а совсем недавно – главный итальянский карбюраторостроитель Dell’Orto с его DDI. Не остался в стороне и концерн Piaggio. Намучавшись со своей системой FAST аналогичного назначения (но не электронной, а механической; по сути, вариацией на тему продувки типа «Юнкерс» – той, что со встречно движущимися поршнями), он вступил в альянс с Aprilia и начал оснащать свои моторы ее компонентами, обзывая инжекторные модификации (правда, пока одну) Purejet.
Что же представляет собой такая система? Разберемся на примере DiTech – остальные отличаются только компоновочными и некоторыми конструктивными решениями.
ДВОЙНОЙ ВПРЫСК Итак, DiTech. И бензин, и масло в данной системе поступают из резервуаров посредством специальных электронасосов, управляемых мозгами всей системы – ECU (Electronic Control Unit), так как количество подаваемого топлива и масла должно точно дозироваться. Особого внимания заслуживает бензонасос (Electronic Fuel Pump), способный развивать давление примерно в шесть атмосфер, несмотря на низкое потребление энергии в сравнении с традиционными насосами. От бензонасоса топливо поступает к головке цилиндра, в верхнюю часть которой и вмонтирована вся система впрыска (Air-Fuel Rail). Она состоит из трех основных частей.
Первичный инжектор (Fuel Injector) представляет собой обычную форсунку, проверенную годами эксплуатации этих устройств на автомобилях. Но здесь она выполняет лишь подготовительную роль – подает ровно необходимое количество топлива уже непосредственному (вторичному) инжектору, то есть ее задача – лишь отмерить количество бензина, необходимого на очередном такте работы двигателя. Информация об этом количестве подается с центрального процессора системы (ECU).
Непосредственный инжектор (Direct Injector) отвечает за распыление бензина в воздушном потоке, нагнетаемом воздушным компрессором и впрыск распыленного топлива уже непосредственно в камеру сгорания в определенный момент (всем этим снова управляет ECU). Работа непосредственного инжектора коренным образом влияет на работу всего двигателя. Чем лучше бензин будет распылен в воздухе, тем оптимальнее идут процессы горения в цилиндре. Точность работы этого устройства нетрудно оценить на следующем примере. Автомобильные инжекторы распыляют бензин на частицы размером около 50 микрон, в то время как система DiTech – всего около восьми микрон.
Ну и последнее, третье, звено системы впрыска – регулятор давления в системе (Pressure Regulator), которое нужно поддерживать постоянным, чтобы обеспечить точное и прогнозируемое открытие клапана непосредственного впрыска. Воздушный компрессор (Air Compressor), подающий воздух под давлением около пяти атмосфер в непосредственный инжектор, приводится от эксцентрика, установленного на коленвале. Такое решение позволило отойти от значительного усложнения конструкции, которое неизбежно при использовании внешнего компрессора.
Центральный микропроцессор (ECU) – мозг всей системы. Он обеспечивает слаженную работу всех устройств, в частности: * определяет количество впрыскиваемого топлива; * определяет момент, в который происходит впрыск; * определяет момент, в который происходит зажигание; * управляет масло- и бензонасосом.
Количество всасываемого через воздушный фильтр воздуха регулируется механической дроссельной заслонкой (Throttle Body), установленной перед впускным коллектором. Управляется заслонка, естественно, ручкой газа. Но ведь ручка газа должна управлять еще и количеством подаваемого топлива? Верно. Для этого дроссельная заслонка оборудована еще и электронным датчиком ее положения (TPS – Throttle Position Sensor), сродни тому, что используется на автомобильных инжекторных системах.
Теперь рассмотрим, ради чего, собственно, все это затеяли, или, другими словами, какие преимущества дает DiTech по сравнению с двухтактным катализаторным мотором.
Первое – экономичность как в отношении бензина, так и масла. Экономия бензина увеличивается на 40-50% в зависимости от условий эксплуатации. А все потому, что теперь сгорает все топливо, попадающее в камеру сгорания. Еще сильнее вырастает экономия масла, которая теперь составляет 0,3 л на 1000 км в сравнении с традиционными 0,8 на той же Aprilia SR, но с карбюратором и катализатором. Таких показателей удалось достичь за счет того, что, как мы помним, в картер DiTech попадает только воздух с маслом, а значит, бензин не смывает смазку. Это и позволяет существенно сократить подачу масла. Динамические качества. DiTech выигрывает у катализаторной SR и по динамическим качествам, но, повторимся, катализаторной SR. Ведь SR можно «раздушить», после чего поедет она, разумеется, шустрее, чем DiTech. Конечно, ни о каком соответствии европейским экологическим нормам речи уже не будет, но для России, например, это не актуально. А «раздушка» DiTech – это куда более сложный и дорогостоящий процесс.
Но главное – экологичность. Выбросы вредных веществ сокращены на 80% по сравнению с традиционным двухтактником (без катализатора). DiTech с запасом укладывается в нормы Euro 1, а при использовании катализатора – и в Euro 2. А все по той же причине – свежая топливная смесь не покидает камеру сгорания, пока не сгорит. Снова отметим, что если в России экологичность скутера пока только на совести его владельца, то для Европы вопрос этот сейчас более чем актуален.
ТЮНИНГ – ТОЛЬКО ЛЕГКИЙ Теперь к вопросам более практическим: можно ли тюнинговать DiTech? Безусловно. Да, компонентов не так много, как на скутера с карбюратор444444ными двигателями, отчасти по причине того, что в основу двигателя DiTech лег двигатель Franco Morini, точно такой же, как используется на Suzuki Katana LC. Тем не менее, относительно малой кровью можно наделить DiTech максимальной скоростью в 90 км/ч (реальных, заметьте, так как ее спидометр в это время будет показывать около 115 км/ч).
Для этого понадобится: поршневой комплект Malossi увеличенного объема (включающий помимо всего прочего и новый блок управления инжектором с измененными программами подачи топлива, масла и зажигания – ECU), шестерни редуктора Malossi и глушитель, например, Leovince ZX или Giannelli NRX. Важно, чтобы глушитель был разработан именно для DiTech, и вышеназванные выпускные системы этому критерию удовлетворяют. Мощность на заднем колесе при такой комбинации составит порядка шести лошадиных сил, однако тут стоит учесть, что Malossi предлагает для DiTech шестерни редуктора с избыточным удлинением передаточного отношения – около 30%.
Обычно в похожих случаях отношение удлиняют примерно на 15%, что позволяет получить чуть меньшую максимальную скорость, но зато заметно лучшую динамику. В этом случае, кстати, пиковая мощность на заднем колесе была бы выше. Также для DiTech предлагаются тюнинговые вариаторы, сцепления, ремни... Все это позволяет сделать DiTech еще более динамичным. Однако здесь уже стоит соизмерять затраты и получаемый результат. Все-таки поршневой комплект, предлагаемый для DiTech, по своему характеру и величине пиковой мощности совершенно однозначно относится к классу Sport. Внешняя скоростная характеристика модернизированного двигателя получается довольно ровной, без выраженных подхватов и провалов.
Поэтому больших требований к точности работы трансмиссии, реализующей потенциал такого двигателя, не предъявляется. Именно поэтому стоит задуматься, перед тем как потратить деньги на тот же вариатор. Да и надо отдавать себе отчет в том, что карбюраторные двигатели скутеров (особенно Piaggio и Minarelli) на сегодняшний день имеют заведомо больший потенциал для тюнинга, нежели DiTech. Так что скутерист, строящий аппарат для души, явно отдаст предпочтение карбюратору. DiTech скорее выберет человек, не строящий наполеоновских планов относительно тюнинга своего скутера. А если и решится на тюнинг, то это будет именно изложенная выше конфигурация.
Итак, в целом подвергнутая тюнингу DiTech показывает весьма средние показатели. Притом, что поршневой комплект Malossi для нее обходится в два раза дороже такового для карбюраторного двигателя скутера (? 290 против ? 145). Во многом это объясняется тем, что Malossi комплектует поршневую еще и новым блоком управления (ECU). Кстати, есть поршневой комплект и от Polini, который этим блоком не комплектуется и стоит около ? 190, что все равно на 30% дороже традиционного комплекта для жидкостного охлаждения.
Единственное же достоинство тюнинга DiTech в сравнении с тюнингом карбюраторного мотора – отсутствие необходимости долгой и кропотливой процедуры настройки карбюратора, так как все настройки топливной системы тут уже прошиты в ECU.
Подобным образом (в основном компонентами Malossi) тюнингуются и другие «полтинники». Но – только компонентами класса Sport, то бишь «базового» уровня. При более глубоком тюнинге пришлось бы менять не только «мозги», но и форсунки, а то и компрессор на более производительные, а это были бы деньги просто умопомрачительные, учитывая малые тиражи тюнинговых компонентов. Есть и еще одна проблема, о которой чуть ниже.
«ЗЕЛЕНЫХ» – НА МЯСО! А теперь подведем итог и выясним, насколько предпочтительне44е в эксплуатации современный скутер, оснащенный двухтактным двигателем с системой впрыска. У скутера, бесспорно, масса достоинств (все они были перечислены выше), но применительно к тому рынку, для которого он и создавался в первую очередь – европейскому, где зверствуют «зеленые» и Европарламент.
Мы же вряд ли оценим соответствие скутера нормам Euro 1: правительство у нас занято совсем другим, да и у экологов есть дела поважнее. А экономичность скутера в части пониженного расхода топлива рискует быть сведена в России на нет из-за плохого качества бензина. Инжектор DiTech – тончайший и прецизионный механизм – придется часто чистить, а процедура эта отнюдь не дешевая, да и не простая, чтобы выполнить ее самостоятельно «на коленке».
Не порадуется наш скутерист и узнав о трудностях DiTech с тюнингом, который у нас становится все более и более популярным. Так что, пока живы карбюраторные скутера, не стоит спешить предпочитать их инжекторным, польстившись на хайтековость.
К тому же – вы заметили, что пока все выпускаемые модели исключительно 50-кубовые? И дело здесь не только в наибольшей актуальности впрыска именно для «полтосов»: промедление с внедрением системы на 125-180-кубовые двухтактники «стоило жизни» минимум четырем удачнейшим аппаратам, которым на рынке жить бы да жить. Проблема здесь в системе смазки. Дело в том, что воздух – куда худший «растворитель» для масла, нежели бензовоздушная смесь.
В результате масляная пленка получается недостаточно равномерной, и если на маленьких 50-кубовых моторах с этим еще можно мириться, то на более крупных проблема масляного голодания встает в полный рост. Решить ее можно двумя путями: введением дополнительной подачи масла непосредственно к подшипникам коленвала (как это активно применялось в 70-е годы на многих двухтактниках), либо вводить многодырчатые масляные форсунки. Первое усложнит конструкцию системы сильно, второе – меньше, но потребует увеличения давления, развиваемого маслонасосом, что потребует новой конструкции самого насоса.
Каким путем пойдут конструкторы – пока неизвестно, но, судя по появлению предсерийного 125-кубового мотора (Peugeot Ludix) и даже прототипа 500-кубового (Aprilia Leonardo), проблему вроде как решают. В любом случае, времена, когда мопед/мотороллер/легкий мотоцикл мог обслужить и даже отремонтировать любой рукастый восьмиклассник, безвозвратно уходят в прошлое. И тактность двигателя значения уже не имеет.
материал из журнала "Моторевю" текст: .Stinger, Владимир Завьялов
Система впрыска DiTech
